真空ポンプの仕組み、主要部品、そしてなぜそれを使うのかを学びます。 この記事では、HVACエンジニアのための1段および2段真空ポンプの基本的な動作原理を詳しく説明します。 HVACエンジニアリングに関するその他の記事はこちらをクリックしてください。
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What Are Vacuum Pumps?
真空ポンプは、空気や水などの非凝縮物をシステムから除去するために、空調や冷凍のエンジニアに広く使用されています。 これらは、冷凍システムの非効率的な動作の原因となり、内部部品を腐食させる可能性があるため、システムからこれらを除去する必要があります。
Where Are They Connected?
一般的な空調システムでは、これらの真空ポンプがシステムの高圧側と低圧側にマニホールドを介して接続されているのを目にすることができます。
そして
この記事ではHVAC Schoolで友人Brianと共にチームを組んでいることをお伝えします。 また、「EZweb」「Yahoo!
The Main Parts Of A Vacuum Pump
私たちが以下のような標準的な真空ポンプを取ると、
私たちは後ろに電気モーター、前部に圧縮機、上にハンドルと底部の支持台がある。 また、システムから空気を除去するための吸気口と、大気に放出するための排気口があります。
分解してみると、モーターの後部にファンと保護ケーシングが取り付けられていることがわかる。 モーター内部には、コイルが付いたステーターがあります。 コンプレッサーを駆動するためのローターとシャフトがあります。 前面には圧縮室があります。 このコンプレッサーは2段式で、より深い真空度を得るために、圧縮室が2つあります。 圧縮室内には、コンプレッサーのローターと、空気を送り出すためのベーンがあります。 圧縮室の上部には、排気を行うリードバルブがあります。 ファンの保護ケースを外すと、ポンプを貫通するシャフトにファンが接続されているのがわかる。 ファンは電気モーターを冷却するために使用され、ケーシングに周囲の空気を吹きつけて放熱します。
Inside The Motor
Inside the stator is which is winding with copper coils.これはモーターの内部で、銅のコイルが巻かれたステーターです。 銅のコイルに電流が流れると、磁界が発生します。 この磁界の影響を受けてローターが回転します。 ローターはシャフトに接続されており、シャフトはファンからコンプレッサーまでポンプの長さに沿って走っている。 このようにして、ローターが回転するとコンプレッサーも回転し、真空効果を生み出し、システムから空気を排出するために使用されるのです。
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ただ、真空というと、吸引力を想像しますが、実際にはそうではありません。 その理由は後ほど詳しく説明します。
Inside The Compressor
コンプレッサーの内部を見てみると、吸気口があり、これは真空にするシステムに接続されていることがわかります。 そして出口と、抽出された空気と水分を排出するリードバルブがあります。
中央には圧縮ローターと圧縮室があります。 ローターはチャンバー内に偏心して取り付けられており、完全な中心ではないことに注意してください。 シャフトはローターに接続され、ローターを回転させる。
ローターの内部には、2つのバネ付きベーンが取り付けられている。 スプリングは常にベーンを外側に押し出そうとしているが、圧縮室の壁によって押さえつけられている。 ベーンの先端は常に壁と接触しており、両者の間には薄いオイル層があり、シールを形成するのに役立っています。
When the pump starts, the rotor will move across the inlet and exposed an area inside the compression chamber.ローターが回転するとき、スプリングはベーンを外に押し続けるのでベーンは圧縮室の輪郭に従うことになる。 この領域は、システム内の圧力と比較して低い圧力になります。そのため、冷凍システム内の空気と水分は、この空の領域を埋めるために殺到しようとします。 低圧側は真空ですが、気体を吸い込むのではなく、高圧側が押し込むのです。 これが真空効果だ。 気体は等圧にしたくて、圧力の高いところから低いところへ流れます。 したがって、真空ポンプを使って圧力の低い領域を作り、冷凍システム内の不要なガス
がシステムから飛び出して、この低圧領域を満たそうとします。
このシナリオでは、圧縮室内の接続ホースと新しい低圧領域が冷凍システムの延長となり、システム内のガスがこれを満たそうとして、この2つの間の圧力を等しくしようとします。 しかし、これは罠です。ローターが回転し続けると、2枚目のベーンがスイープして、2枚のベーンの間のチャンバーにガス量を閉じ込めるからです。 もう1枚の羽根は吸入口を横切り、別の低圧領域を作るので、より多くのガスがこの空隙を埋めるために何度も押し込まれる。 コンプレッサーが回転すると、チャンバーの容積は減少し始めます。そのため、ローターは完全に中心を持たないので、閉じ込められたガスの容積を変化させることができます。 この容積の減少は気体をより狭い空間に圧縮し、圧力と温度を上昇させます。
圧力が十分に高くなり、排気のリードバルブが開いて気体が放出されるまで、より小さな容積で回転し続けます。
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ほとんどの真空ポンプは 2 段式で、2 つの圧縮室が直列に接続されており、最初の圧縮機からの排気は 2 番目の室の入口に直接リンクしています。
Two Stage Design
コンプレッサーが1つの場合、上記のように出口は大気圧に逆らって押されています。 しかし、2段設計では、出口は、単に回転する2番目のコンプレッサの入口とその回転中に生じる低圧領域である、はるかに低い圧力に押し付けられています。
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真空ポンプが作動し続けると、最終的に閉鎖系からガスが引き出され、システムの外側を取り巻く大気の圧力よりも低い圧力になります。
圧力低下により、システム内の水分が沸騰して蒸発することが容易になります。 ヒートランプやヒートガンで少し熱を加えて蒸発しやすくします。
